## Analisis Pengaruh Kelurusan Poros Kopling Pompa Hidraulik Terhadap Variasi Tekanan Pada
PLTA Maninjau

## Muchlisinalahuddin
Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Sumatera Barat muchlisinalahuddin@umsb.ac.id DOI: http://dx.doi.org/10.31869/rtj.v4i2.2637
Abstract: vibration  due  to  misalignment  in  the  hydraulic  pump  is  detected  as  the  main  problem  of damage  to  the  pump.  Resolved  a  problem  with  the  alignment  of  the  pump,  shaft  alignment  as  an action  in  overcoming  the  problem.  Vibration  measurements  are  carried  out  during  alignment  and misalignment  conditions  by  using  a  vibration  measuring  instrument,  namely  vibration  analysis  fluke 810. Voltage, current, electrical power, motor & pump rotation, and other operating parameters are observed.  Vibration  analysis  is  done  by  observing  the  velocity  and  frequency  of  the  wave  signal  for alignment and misalignment conditions. Vibration analysis is performed using a comparison method to the iso 10816-3 tester  standard. Finally obtained an ideal vibration in the operation of hydraulic pumps based on the above standards.
The  method  used  to  analyze  using  the  tool  RCFA  (root  cause  failure  analysis)  which  is  an investigation  process  to  determine  the  main  causes  of  a  failure  mode.  From  the  analysis,  we concluded that the formulation RCFA rise broken of coupling.
Keywords: vibration, alignment and misalignment, hydraulic pump

## PENDAHULUAN
Sistem  hidraulik  memiliki  peranan sangat  penting  didalam  operasional  unit. Sistem ini digunakan untuk menyuplai minyak bertekanan  untuk  menggerakkan  servomotor pada  peralatan  bantu  mencakup  governor, turbine  inlet  valve , water  cooling  system , seat valve  control  valve, dan  lain  sebagainya. Dalam  hal  ini,  oli  hidrolik  menggerakkan servomotor  yang  dialirkan  oleh  pompa hidrolik yang memompa minyak dari sumptank atau  tempat  penampungan  oli  ke dalam presstank sesuai  dengan  tekanan kerjanya.  Pompa  hidrolik  tersebut  berfungsi secara  terus-menerus  dengan  sistem un- loading dan on-loading, yang  artinya  apabila tekanan sudah cukup pada presstank , aliran oli dari  pompa  akan  masuk  kembali  kedalam sumptank melalui bypass valve .
Pompa  hidraulik  ini  berjenis gear  pump (pompa  roda  gigi)  yaitu  jenis  pompa positive displacement dimana  fluida  akan  mengalir melalui  celah-celah  roda  gigi  dengan  dinding rumahnya.. Pompa ini digolongkan sebagai fixed  displacement. Untuk  operasional pompa  hidraulik  pada  sistem  minyak  tekan dapat  mencapai  lebih  dari  33  kali un-loading dan on-loading dalam  waktu  1x24jam,  hal  ini mengakibatkan rentannya kondisi operasi baik dari  motor  induksi  maupun  pompa  hidraulik pada  sistem  ini.  Masalah  utama  yang  sering terjadi  pada  pompa  hidraulik  yaitu  terjadinya
ketidaklurusan  poros (misalignment). Hal  ini dapat  terjadi  dikarenakan  tidak  didapatkannya kesejajaran  dudukan  yang  baik  antara  pompa dan motor induksi.

## LANDASAN TEORI Sistem Minyak Tekan
Tekanan  kerja  pada  sistem  ini  tergantung terhadap kapasitas servomotor yang digerakkan  biasanya  besaranya  25–30  bar tergantung  daya  mampu  yang  dibangkitkan oleh pembangkit listrik tenaga air.
1.1. Cara kerja Sistem Minyak Tekan
Sistem  ini  digunakan  untuk  menyuplai minyak  bertekanan  untuk  menggerakkan servomotor pada peralatan bantu.
Gambar 1. Sistem minyak tekan
Minyak hidrolik yang menggerakkan servomotor  dialirkan  oleh  pompa  hidrolik yang  memompa  minyak  dari  sumptank  ke dalam  presstank  sesuai  dengan  tekanan kerjanya  (gambar  1.1).  Pompa  hidrolik tersebut berfungsi secara terus-menerus
dengan  sistem un-loading dan on-loading , yang  artinya  apabila  tekanan  sudah  cukup pada  presstank,  aliran  minyak  dari  pompa akan  masuk  kembali  kedalam  sumptank melalui bypass valve . Servomotor untuk guide vanes tersebut  diatas  digerakkan  oleh  oli bertekanan  yang  diatur  oleh regulating  valve , sedangkan regulating  valve ini  diatur  oleh sistem  governor  yang  terhubungkan  keporos turbin  melalui  PMG  ( Permanent  Magnet Generator) .
Peralatan pengujian unjuk kerja
1.2. Infrared (IR) Thermography Didefinisikan  sebagai  proses  pencitraan variasi  radians inframerah dari  suatu permukaan.
Pada prinsipnya,
IR
Thermography akan  menampilkan  profil temperatur  objek.  IR  akan  mendeteksi kondisi-kondisi  atau stressor yang  akan bisa  mengakibatkan    penurunan    kinerja suatu  peralatan  atau desain umur pakainya.
Gambar 2. Sistem minyak tekan

## 1.3. Oil Analysis
Digunakan    untuk    mendefinisikan    3 kondisi    dasar    mesin    terkait  dengan lubrikasi  mesin  atau  sistem  lubrikasi. Pertama  adalah  kondisi  dari  oil: viscosity, acidity,    flashpoint ,    dan  lain  lain.    untuk melihat  adanya    kontaminan    seperti material-material  korosi.  Kedua  adalah kondisi  sistem  lubrikasi,  dengan  menguji kandungan  air,  silikon,  atau  kontaminan- kontaminan  lain  (bergantung  pada  desain sistem), system integrity dari sistem lubrikasi dapat  dievaluasi.  Ketiga  adalah  kondisi mesin  itu  sendiri.  Dengan  menganalisa partikel-partikel  keausan  yang  ada  dalam minyak, keausan  mesin dapat dievaluasi dan dilihat besarannya.
Gambar 3. Oil analysis
1.4. Vibration Analysis
Merupakan  analisa  yang  didasarkan  pada perubahan spektrum frekuensi yang memperlihatkan  kondisi  suatu  peralatan. Contoh  aplikasi  adalah  untuk  monitoring kondisi bearing.
Gambar 4. Vibration Analysis
1.5. Motor Current Signature Analysis Merupakan  analisa  yang  didasarkan  pada perubahan spektrum frekuensi yang memperlihatkan  kondisi  suatu  peralatan. Motor  current  signature  analysis meliputi analisa  arus  dan  tegangan  motor  untuk mengetahui kondisi  motor.
Gambar 5. MCSA
Ketidaklurusan Poros (misalignment) Misalignment adalah kondisi dimana terjadi penyimpangan  pada  titik  pusat  antara  dua poros  yang  dihubungkan  (dua  poros  terletak tidak  pada  satu  sumbu).  Jika misalignment terjadi  pada  kopling  maka  akan  mempercepat kerusakan  kopling,  bearing  dan  menimbulkan vibrasi berlebihan.
Gambar 6. Alignment Tolerance

## Standard Vibration
Nilai  efektif  kecepatan  getaran  digunakan untuk  menilai  kondisi  mesin.  Nilai  ini  dapat ditentukan  oleh  hampir  semua  pengukuran perangkat  getaran  konvensional.  Standar  yang digunakan  untuk  pengukuran  getaran  antara lain ASTM D3580-95 (Standard Test Methods for  Vibration), ANSI  S3.40 (Mechanical Vibration and Shock), DIN 31692-3 (Vibration Monitoring) dan ISO 10816-3 dengan perincian sebagai berikut:
Gambar 7. Vibration Standard

## Parameter Perhitungan
1.1. Ratio putaran gear Berikut ini adalah perhitungan tentang ratio atau reduction gear motor pada putaran pompa gear menggunakan rumus.
dengan
= Jumlah gigi gear penggerak
= Jumlah gigi gear yang digerakkan
= Putaran gear penggerak (rpm)
= Putaran gear yang digerakkan (rpm)
1.2.

## Daya Motor Induksi
Motor  listrik  berfungsi  sebagai  tenaga penggerak yang digunakan untuk
menggerakkan  pompa  gear  atau  hidraulik. Penggunaan  motor  listrik  ini  disesuaikan dengan  kebutuhan  daya  dari  pompa  tersebut yaitu  daya  yang  diperlukan  dalam  proses mengalirkan  aliran  oli  hidraulik  ke  bejana tekan.  Jika  N  (rpm)  adalah  putaran  dari  motor listrik  dan  T  (Nm)  adalah  torsi  pada  motor listrik,  maka  besarnya  daya  P  (W)  yang diperlukan untuk menggerakkan sistem adalah:
P = T
dengan P = Daya Motor listrik (Watt) T = Torsi motor listrik (Nm) N = Putaran motor listrik (rpm)

## METODOLOGI PENELITIAN
Dalam penelitian ini identifikasi masalah  dilakukan  dengan  metode  RCFA. RCFA ( Root Cause Failure Analysis ) merupakan  proses  investigasi  untuk  dapat mengetahui penyebab utama dari suatu modus kegagalan  (penyebab  masih  belum  jelas). RCFA  dilakukan  karena  beberapa  FMEA ( Failure  Mode  Effect  Analysis )  mempunyai modus  kegagalan  yang  penyebabnya  belum diketahui. Investigasi dilakukan dengan mengumpulkan  data  di  lapangan,  data  desain, pengalaman  dan  teori  penunjang.  Selanjutnya dari data dan teori tersebut, digunakan sebagai bahan  analisa  untuk  mendapatkan  suatu kesimpulan  mengenai  penyebab  utama  dari kegagalan yang pada akhirnya akan didapatkan suatu rekomendasi yang tepat.
Langkah  –  langkah  yang  harus  dilakukan dalam RCFA
1. Identifikasi penyebab kemungkinan Dalam  hal  ini  dilakukan  identifikasi faktor-faktor  apa  saja  yang  mungkin menjadi  penyebab  permasalahan  terjadinya ketidaklurusan poros (misalignment).
2. Identifikasi akar masalah Setelah menjabarkan identifikasi kemungkinan penyebab masalah, kemudian dilakukan  pencarian  akar  masalah  pada kemungkinan penyebab masalah tersebut.
3. Tindakan implementasi solusi ( task ) Setelah  diketahui  akar  masalah  dari masing-masing  penyebab,  maka  tindakan selanjutnya  adalah  merumusakan  solusi
yang kemudian melakukan tindakan
perbaikan.
4. Kesimpulan Kesimpulan  disini  merupakan  hasil dari  serangkaian  tindakan  dari  masing- masing tindakan implementasi solusi.

## Spesifikasi Sistem Minyak Tekan
Pada pelaksanan penelitian pompa hidraulik  yang  digunakan  adalah  jenis  pompa roda gigi. Pompa roda gigi adalah jenis pompa positive  displacement dimana  fluida  akan mengalir melalui celah-celah roda gigi dengan dinding rumahnya.
Gambar 8.  Kondisi Peralatan
Spesifikasi  Pompa  roda  gigi  yang digunakan  pada  sistem  minyak  tekan  yaitu sebagai berikut :
 Pompa Roda Gigi Merk : Kaminaga Kogyo CO. LTD Type : Sine Curve Gear Pump Series No. : 32497 Capacity : 60 L/M Putaran : 1440 Rpm Pressure : 26. 5 kg/cm 2 Output : 5,5 kW Manufactured in : 2006  Motor Induksi Merk : Toshiba Coorporation Type :  3  Phasa  Induction Motor Ampere : 11, 7 A Ins Class : E Putaran : 1440 Rpm Frekuensi : 50 Hz Tegangan : 380 V Output : 5,5 kW 4 Poles  Unloading Valve Merk : Toshiba Coorporation Type : UL – 40 Series No. : 3601075
Adjust Press  : 24.5 sampai 26 kg/cm 2
Manufactured in : 1981
Pengukuran Kelurusan Poros Metode alignment dilakukan dengan metode reverse  dial  indicator. Metode  ini dilakukan  dengan  memasang  dua  buah dial indicator pada  kedua  sisi  kopling.  Kopling diputar  dan  nilai  pengukuran  dibaca  pada dial indicator .  Perbedaan  nilai  pengukuran  antara dua dial  indicator menunjukkan  besarnya penyimpangan kondisi alignment.
Gambar 9. Simulasi Proses Alignment Dari  pengukuran alignment diatas didapatkan data pengukuran yang menunjukkan  bahwa  hasil  pengukuran  telah melewati  batas  dari  toleransi  yang  telah ditentukan  oleh  pabrikasi  peralatan  tersebut. Sehingga didapatkan kesimpulan telah terjadinya misalignment yang  menyebabkan kerusakan pada pompa oli hidrolik bertipe sine curve  gear  pump. Berbagai  dampak  yang ditimbulkan  dari  kegagalan  operasi  pada pompa ini, salah satunya yaitu kerusakan pada sisi kopling yang berfungsi untuk menghubungkan  poros dari  motor  induksi  dan poros dari gear pump itu sendiri.
Gambar 10. Kondisi Lapangan Data pengukuran alignment yang didapatkan  ketika  terjadinya  kerusakan  pada kopling  poros  pompa  hidrolik  antara  lain sebagai berikut :

## Gambar 11. Hasil Pengukuran

## Prosedur Pengambilan Vibrasi
Pada  pengukuran  getaran  ini,  dilakukan dengan menggunakan dua buah alat ukur yaitu vibration  analisis  fluke  810 dan vibscanner. Dalam pengambilan nilai getaran ini terdapat 4 buah  titik    pengambilan  data,  seperti  pada gambar 3.4 dibawah ini.
Gambar 12. Pengukuran Getaran Berikut  ini  adalah  data  vibrasi  yang  diambil pada bulan juli 2019. Dari data tersebut, dapat ditarik  kesimpulan  bahwa  telah  terjadinya kelainan  dalam  sistem  operasi  dari  pompa hidrolik  di  PLTA  Maninjau  dan  perlu dilakukan  penanggulangan  dari  kelainan  agar didapatkan operasi yang maksimal dari pompa hidrolik.
Gambar 13. Laporan CBM

## Hasil Pengukuran Getaran
Berikut  adalah  rangkuman  dari  hasil pengukuran  getaran  pada  masing-masing  titik pengukuran pada pompa dan motor induksi.

## Tabel 1 Hasil pengukuran vibrasi
Missalignment.
Nilai tidak sesuai standar akan berdampak  pada  gesekan  antar  permukaan yang  menjadi  pemicu  utama  besarnya  transfer energi panas dari  shaft ke bantalan penyangga bawah.
Berikut  adalah  rangkuman  dari  hasil pengukuran  getaran  pada  masing-masing  titik pengukuran pada pompa dan motor induksi. Tabel 2 Hasil pengukuran vibrasi Alignment
Nilai  vibrasi  sebelum  dilakukan  proses alignment dan  setalah  dilakukan  proses tersebut dilakukan perbandingan untuk mengetahui perbedaannya.
Pengukuran  juga  dilakukan  dalam  kondisi operasi  dengan  variasi  pembebanan  pada pompa  hidraulik  sehingga  didapatkan  hasil sebagai berikut.
Tabel 3 Hasil pengukuran variasi tekanan
Nilai  yang  didapatkan  dari  pengukuran variasi  tekanan  menunjukkan  bahwa  dengan tingginya  tekanan  berbanding  lurus  dengan tingginya vibrasi.

## I. KESIMPULAN
Berdasarkan permasalahan yang dibahas yaitu  mengenai  masalah  ketidaklurusan  poros pompa  hidraulik  yang  menyebabkan  rusaknya kopling  pada  PLTA  Maninjau,  maka  dapat ditarik kesimpulan  sebagai berikut:
1. Getaran pada motor dan pompa menunjukkan  adanya  kombinasi  kerusakan yang disebabkan oleh adanya misalignment.
Kerusakan  ini  mencakup  kerusakan  pada bantalan dan kopling.
2. Misalignment sangat mempengaruhi operasi  pompa  hidrolik,  masalah  ini  terjadi akibat  putaran  poros  pompa  dan  motor tidak pada sumbu pusatnya.
3. Besarnya  nilai misalignment berbanding lurus  dengan  vibrasi  yang  dihasilkan  saat pompa  dioperasikan.  Besaran  nilai  getaran mencapai  8.14  mm/s  pada  bantaran  motor induksi.
4. Dilakukan  proses  penyettinggan  ulang alignment terhadap poros pompa dan motor sehingga  didapatkan  nilai  yang  mendekati sempurna yaitu 0 (nol) pada masing-masing titik  pengukuran.  Setelah  dilakukan  proses alignment .

## PENUTUP
Adapun  saran-saran  yang  dapat  diberikan penulis adalah:
1. Pastikan  alat  yangdigunakan  dalam pengujian  memiliki  spesifikasi  yang tepat  agar  hasil  pengukuran  akurat  dan dapat dipertanggung jawabkan 2. Operasikan peralatan pada batas kemampuan  peralatan  dan  lakukan secara  tepat  mengikuti  SOP  yang diterapkan.

## DAFTAR PUSTAKA
Toshiba  Hydro.2015.  Laporan  Pemeliharaan ajor Overhaul Unit 4 PLTA Maninjau PRÜFTECHNIK, Effect of Misalignment. http://www.pruftechnik.com/en/alignment- systems/alignmentknowledge/effects-of-
misalignment.html Didik  Nurhadiyanto,  MT,  2005, “  Pegangan Kuliah  Getaran  Mekanis” Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah, Yokyakarta. Girdhar,  P.  2004 .  Practical  Machinery Vibration Analysis and Predictive Maintenance . Netherlands: IDC Technologies. Mobley, R. K. 1999. Vibration Fundamentals . United  State  of  America:  Butterworth- Heinemann.
Furman,  BJ.  2005. Vibration  Measurement .
Department of Mechanical and Aerospace  Engineering  San  Jose  State
University